Cánh tay robot gắp sản phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: CÁNH TAY ROBOT GẮP SẢN PHẨM Ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NAM TRUNG - 1811251083 - 18DCTB1 PHẠM KHÁNH DUY - 1811030271 - 18DCTB1 VÕ VĂN TRƯỜNG ĐẠT - 1811030275 - 18DCTB1 Giảng viên hướng dẫn: PSG.TS NGUYỄN HÙNG TP.HCM, ngày tháng năm 2022 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi TÓM TẮT vii SUMMARY Error! Bookmark not defined DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SCARA ROBOT 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Lý chọn đề tài 10 1.3 Mục tiêu đề tài 11 1.4 Giới hạn đề tài 12 1.5 Kết cấu đồ án 12 1.6 Kết luận chương 13 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 14 2.1 Yêu cầu việc gắp xếp sản phẩm 14 2.2 Lựa chọn cấu tay máy 14 2.3 Lựa chọn cấu tác động 15 2.4 Lụa chọn điều khiển 17 2.5 Lựa chọn module CNC 18 2.6 Chọn mạch diều khiển cho cánh tay 19 2.7 Chọn Servo (Servo TowerPro MG996) 20 2.8 Kết luận chương 22 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ SCARA ROBOT 3.1 THIẾT KẾ CƠ KHÍ SCARA ROBOT 3.1.1 Thiết kế Băng tải: 23 23 23 ix ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 3.1.2 Thiết kế Bàn nhôm: 23 3.1.3 Thiết kế Phôi kho đựng phôi: 25 3.2 Thiết kế Mạch điện 25 3.2.1 Sơ đồ cấp nguồn 25 3.2.2 Sơ đồ mạch điều khiển 26 3.3 Thiết kế Board ESP8266 kết nối với board Mega2560 27 3.4 Phần tử robot kết nối với board Mega2560 Shield CNC v328 3.5 Thiết kế Tủ điều khiển kết nối với board Mega2560 30 3.6 Module relay kết nối với board Mega2560 33 3.7 Thiết kế khâu tay máy 34 3.7.1 Solidworks (phần mềm vẽ 3D) 34 3.7.2 Cura (phần mềm in 3D) 34 3.8 Lập trình code kết nối app điều khiển 44 3.8.1 Arduino IDE 44 3.8.2 App Blynk 44 3.8.3 Lập trình(CODE) 44 3.8.4 Cấu hình App Blynk 45 3.8.5 Kết nối điều khiển Wifi 48 3.9 Kết luận chương 51 CHƯƠNG : LẮP RÁP THI CÔNG CÁNH TAY SCARA ROBOT 4.1 Lắp ráp vẽ 3D 52 52 4.2 Lắp ráp hoàn chỉnh cánh tay Scara robot 53 4.2.1 Lắp ráp khớp A 53 4.2.2 Lắp ráp khớp B 57 4.2.3 Lắp ráp khớp C 59 4.2.4 Lắp tay gắp 60 4.2.5 Lắp ráp khớp D 60 4.2.6 Lắp ráp bàn nhôm 63 4.2.7 Kết nối tụ điện 64 x ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 4.3 Kết luận chương 66 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH VẬN HÀNH CÁNH TAY ROBOT SCARA IOT 67 5.1 Vận hành tủ điều khiển 67 5.1.1 Chế độ auto 67 5.1.2 Chế độ man 71 5.2 Vận hành App Blynk 75 5.2.1 Chế độ auto 75 5.2.2 Chế độ man 78 5.3 Kết luận chương 80 CHƯƠNG 6:KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 81 6.1 Những kết đạt được: 81 6.2 Những hạn chế đề tài ảnh hưởng khách quan: 81 6.3 Hướng phát triển đề tài 82 6.4 kết luận chương 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 PHỤ LỤC 84 xi ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt SCARA Selective Compliance Cánh tay Robot có chọn Assembly Robot Arm lọc IoT Internet of Things Internet vạn vật V Volt Hiệu điện A Ampe Cường độ dòng điện USB Universal Serial Bus LED Light Emitting Diode điốt phát quang LCD Liquid Crystal Display Màn Hình Tinh Thể Lỏng NO Normal Open Tiếp điểm thường hở NC Normal Close Tiếp diểm thường đóng STL Standard Template Thư Viện Máy Tính Library ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc robot công nghiệp Hình 1.2 Cánh tay Robot sản xuất oto 10 Hình 1.3 Cánh ta Robot hệ thống quản lý kho 11 Hình 2.1 Sơ đồ cấu tay máy tay máy điển hình Scara RH-20SDH Mitsubishi 15 Hình 2.2 Sơ đồ chân driver A4988 17 Hình 2.3 Bảng điều chỉnh tỷ lệ vi bước 18 Hình 2.4 Module CNC Shield V3 kết nối với arduino mega 18 Hình 2.5 Arduino Mega 2560 20 Hình 2.6 Servo TowerPro MG996 20 Hình 2.7 Sơ đồ kết nối linh kiện điện tử 22 Hình 3.1 Băng tải 23 Hình 3.2 Tổng thể bàn nhôm 24 Hình 3.3 Thanh nhơm cố định ghép mica .24 Hình 3.4 Kho đựng phôi 25 Hình 3.5 Sơ đồ mạch nguồn .26 Hình 3.6 Board Mega2560 kết nối với Shield CNC V3 26 Hình 3.7 Sơ đồ nút nhấn 27 Hình 3.8 Board Mega2560 kết nối với board ESP8266 27 Hình 3.9 Sản phẩm hồn chỉnh 29 Hình 3.10 Sơ đồ chân nút nhấn 30 Hình 3.11 Tủ điều khiển 31 Hình 3.12 Relay điều khiển tốc độ băng tải .33 Hình 3.13 Kích thước tổng thể 34 Hình 3.14 Cơ cấu chuyển động khớp A 35 Hình 3.15 Vị trí cơng tắc hành trình home trục A 36 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 3.16 Pulley 110 36 Hình 3.17 Pulley 80 37 Hình 3.18 Ảnh lắp thực tế cấu khớp A 37 Hình 3.19 Cơ cấu chuyển động khớp B 37 Hình 3.20 Ảnh lắp thực tế cấu khớp B 38 Hình 3.21 Cơ cấu chuyển động khớp C 39 Hình 3.22 Vị trí cơng tắc hành trình home trục C 39 Hình 3.23 Ảnh lắp thực tế cấu khớp C 40 Hình 3.24 Cơ cấu khớp D 40 Hình 3.25 Thanh trượt T10 cố định vào gối đỡ 41 Hình 3.26 Kết cấu bi lăn trượt LM10UU 41 Hình 3.27 Con trượt đai ốc vitme gắn vào khung robot 42 Hình 3.28 Khớp nối động bước với vitme 42 Hình 3.29 Trục D lắp hoàn chỉnh 42 Hình 3.30 Vị trí cơng tắc hành trình home trục D 43 Hình 3.31 Servo vị trí kẹp hở kẹp đóng 43 Hình 3.32 Cấu hình App điều khiển 45 Hình 3.33 Các phần tử 46 Hình 34 Cấu hình LED 46 Hình 3.35 Cấu hình nút nhấn Hình 3.36 Cấu hình nút nhấn vng 47 Hình 3.37 Cấu hình LCD Hình 3.38 Cấu hình hồn chỉnh 47 Hình 3.39 Chọn Wifi kết nối với điều khiển 48 Hình 3.40 Giao diện WIFI MANAGER 48 Hình 3.41 Cấu hình kết Wifi 49 Hình 3.42 Giao diện kết nối thành cơng 50 Hình 4.1 Scara robot thiết kế hoàn chỉnh Solidworks .52 Hình 4.2 Chi tiết chuyển qua phần mềm Cura in3D .53 Hình 4.3 Chi tiết kết nối Khớp A .53 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 4.4 Vỏ máy khớp A 54 Hình 4.5 Bánh dẫn pulley Z1 54 Hình 4.6 Dây đai kế nối pulley Z2 55 Hình 4.7 Kết nối dây đai cho Z2, Z3, Z4 khớp A 55 Hình 4.8 Gối đỡ khớp A 56 Hình 4.9 Khóa, giữ cố dịnh gối đỡ khớp A 56 Hình 4.10 Hồn thành vỏ máy Khớp A gối đõ 56 Hình 4.11 Chi tiêt kết nối Khớp B 57 Hình 4.12 Vỏ máy khớp B .57 Hình 4.13 Vỏ máy khớp B .58 Hình 4.14 Kết nối dây đai với Pulley Z7 Z8 58 Hình 4.15 Khóa cố định chi tiết kết nối với tay gắp 58 Hình 4.16 Chiết tiết láp ráp khớp C 59 Hình 4.17 Kết nối đai với pulley Z9 Z10 59 Hình 4.18 Lắp ráp, hồn thành khớp B 59 Hình 4.19 Tay gắp 60 Hình 4.20 Lắp tay gắp với Khớp C 60 Hình 4.21 Chi tiết Khớp D .60 Hình 4.22 Thanh cố định kết gắn vào gối đỡ 61 Hình 4.23 Khớp nối động bước với vitme 61 Hình 4.24 Hoàn thành khớp D 62 Hình 4.25 Tay máy Hồn chỉnh .62 Hình 4.26 Bàn nhôm 63 Hình 4.27 Lắp bàn nhơm tay máy giúp cố định tay máy 63 Hình 4.28 Hộp vỏ tụ điện 64 Hình 4.29 Bên tụ điện .64 Hình 4.30 Kết nối hàn dây dẫn cho tụ điện 65 Hình 4.31 Hồn thành tụ điện 65 Hình 4.32 Tay máy hoàn chỉnh băng chuyền 66 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 5.1 Cánh tay vị trí HOME1 67 Hình 5.2 Cánh tay vị trí HOME2 68 Hình 5.3 Cánh tay gắp vật từ băng tải 68 Hình 5.4 Cánh tay thả vật vào K1 69 Hình 5.5 Cánh tay gắp vật từ băng tải 69 Hình 5.6 Cánh tay thả vật vào K2 70 Hình 5.7 Cánh tay gắp vật từ băng tải 70 Hình 5.8 Cánh tay thả vật vào K3 71 Hình 5.9 Điều khiển tay gắp gắp vật .72 Hình 5.10 Tay gắp thả vật vào K1 .72 Hình 5.11 Điều khiển tay gắp gắp vật 73 Hình 5.12 Tay gắp thả vật vào K2 .73 Hình 5.13 Điều khiển tay gắp gắp vật 74 Hình 5.14 Tay gắp thả vật vào K3 .74 Hình 5.15 Màn hình hiển thị chế độ Man .75 Hình 5.16 Màn hình chuyển chế độ Auto 76 Hình 5.17 Cánh tay vị trí HOME1 76 Hình 5.18 Cánh tay vị trí HOME2 77 Hình 19 Tay gắp gắp vật theo điều khiển hình 78 Hình 20 Tay gắp gắp vật theo điều khiển hình 79 Hình 21 Tay gắp gắp vật theo điều khiển hình 79 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1 Chân kết nối 27 Bảng 3.2 Sơ đồ chân CTHT .28 Bảng 3.3 Sơ đồ chân nút nhấn 30 Bảng 3.4 Sơ đồ kết nối .33 Bảng 3.5 Cấu hình giá trị truyền nhận theo bảng giá trị 46 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm else if(cutStr == "MAN"){ LCD.print(9, 1, "MAN"); butMan = 1; } //on/off thiết bị else if(cutStr == "STA"){ LCD.print(13, 1, "STA"); butStart = 1; } else if(cutStr == "STO"){ LCD.print(13, 1, "STO"); LCD.print(0, 1, "0"); butStart = 0; } //hiển thị giá trị phôi kho String cutStr2 = strUno.substring(0,2); if(cutStr2 == "P1"){ LCD.print(3, 0, cutStr.substring(2,3)); }else if(cutStr2 == "P2"){ LCD.print(8, 0, cutStr.substring(2,3)); }if(cutStr2 == "P3"){ LCD.print(13, 0, cutStr.substring(2,3)); } 107 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 108 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 109 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 110 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 111 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 112 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 113 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 114 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 115 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 116 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 117 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 118 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 119 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 120 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 121 ... nhấn 30 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 3.11 Tủ điều khiển 31 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT Bảng 3.4 Lưu đồ giải thuật 32 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 3.6 Module... D D52 Servo D15 Bảng 3.2 Sơ đồ chân CTHT 28 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 3.9 Sản phẩm hồn chỉnh 29 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm 3.5 Thiết kế Tủ điều khiển kết nối với board Mega2560... Hình 4.32 Tay máy hồn chỉnh băng chuyền 66 ĐỀ TÀI Cánh tay ROBOT gắp sản phẩm Hình 5.1 Cánh tay vị trí HOME1 67 Hình 5.2 Cánh tay vị trí HOME2 68 Hình 5.3 Cánh tay gắp vật